El dióxido de nitrógeno es un compuesto químico con la fórmula NO
2Es uno de varios óxidos de nitrógeno . NO
2es un producto intermedio en la síntesis industrial de ácido nítrico , del cual se producen millones de toneladas cada año para su uso principalmente en la producción de fertilizantes . A temperaturas más altas, es un gas de color marrón rojizo. Puede ser fatal si se inhala en grandes cantidades. [8] El dióxido de nitrógeno es una molécula paramagnética doblada con simetría de grupo de puntos C 2v .
NO 2se convierte en tetróxido de dinitrógeno incoloro ( N 2O 4) a bajas temperaturas y vuelve a NO 2 a temperaturas más altas. | |||
Nombres | |||
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Nombre IUPAC Dioxido de nitrogeno | |||
Otros nombres Óxido de nitrógeno (IV), [1] deutóxido de nitrógeno | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
CHEBI | |||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.030.234 | ||
Número CE |
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976 | |||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
un numero | 1067 | ||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
NO• 2 | |||
Masa molar | 46,006 g / mol [2] | ||
Apariencia | Gas marrón [2] | ||
Olor | Similar al cloro | ||
Densidad | 1.880 g / L [2] | ||
Punto de fusion | −9,3 ° C (15,3 ° F; 263,8 K) [2] | ||
Punto de ebullición | 21,15 ° C (70,07 ° F; 294,30 K) [2] | ||
Hidrolisis | |||
Solubilidad | Soluble en CCl 4, ácido nítrico , [3] cloroformo | ||
Presión de vapor | 98,80 kPa (a 20 ° C) | ||
Susceptibilidad magnética (χ) | + 150,0 · 10 −6 cm 3 / mol [4] | ||
Índice de refracción ( n D ) | 1.449 (a 20 ° C) | ||
Estructura | |||
Grupo de puntos | C 2v | ||
Forma molecular | Doblado | ||
Termoquímica [5] | |||
Capacidad calorífica ( C ) | 37,2 J / (mol · K) | ||
Entropía molar estándar ( S | 240,1 J / (mol · K) | ||
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 ) | +33,2 kJ / mol | ||
Peligros | |||
Principales peligros | Veneno, oxidante | ||
Ficha de datos de seguridad | ICSC 0930 | ||
Pictogramas GHS | |||
Palabra de señal GHS | Peligro | ||
Declaraciones de peligro GHS | H270 , H314 , H330 | ||
Consejos de prudencia del SGA | P220 , P260 , P280 , P284 , P305 + 351 + 338 , P310 | ||
NFPA 704 (diamante de fuego) | 3 0 2 BUEY | ||
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |||
LC 50 ( concentración media ) | 30 ppm (conejillo de indias, 1 h ) 315 ppm (conejo, 15 min) 68 ppm (rata, 4 h) 138 ppm (rata, 30 min) 1000 ppm (ratón, 10 min) [7] | ||
LC Lo ( menor publicado ) | 64 ppm (perro, 8 h) 64 ppm (mono, 8 h) [7] | ||
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |||
PEL (permitido) | C 5 ppm (9 mg / m 3 ) [6] | ||
REL (recomendado) | ST 1 ppm (1,8 mg / m 3 ) [6] | ||
IDLH (peligro inmediato) | 13 ppm [6] | ||
Compuestos relacionados | |||
Óxidos de nitrógeno relacionados | Pentóxido de dinitrógeno Tetróxido de | ||
Compuestos relacionados | Dióxido de cloro Dióxido de carbono | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Propiedades
El dióxido de nitrógeno es un gas marrón rojizo por encima de 21,2 ° C (70,2 ° F; 294,3 K) con un olor acre y acre, se convierte en un líquido marrón amarillento por debajo de 21,2 ° C (70,2 ° F; 294,3 K) y se convierte en el tetróxido de dinitrógeno incoloro ( N
2O
4) por debajo de -11,2 ° C (11,8 ° F; 261,9 K). [6]
La longitud del enlace entre el átomo de nitrógeno y el átomo de oxígeno es 119,7 pm . Esta longitud de enlace es consistente con un orden de enlace entre uno y dos.
A diferencia del ozono , O 3 , el estado electrónico fundamental del dióxido de nitrógeno es un estado de doblete , ya que el nitrógeno tiene un electrón desapareado, [9] que disminuye el efecto alfa en comparación con el nitrito y crea una interacción de enlace débil con los pares solitarios de oxígeno. El electrón solitario en NO
2también significa que este compuesto es un radical libre , por lo que la fórmula para el dióxido de nitrógeno a menudo se escribe como • NO
2.
El color marrón rojizo es una consecuencia de la absorción preferencial de la luz en la región azul del espectro (400 - 500 nm), aunque la absorción se extiende por todo el visible (en longitudes de onda más cortas) y en el infrarrojo (en longitudes de onda más largas). La absorción de luz a longitudes de onda inferiores a aproximadamente 400 nm produce fotólisis (para formar NO + O, oxígeno atómico); en la atmósfera, la adición de un átomo de O así formado a O 2 da como resultado la formación de ozono.
Preparación y reacciones
El dióxido de nitrógeno generalmente surge a través de la oxidación del óxido nítrico por el oxígeno en el aire: [10]
- 2 NO + O
2→ 2 NO
2
El dióxido de nitrógeno se forma en la mayoría de los procesos de combustión utilizando aire como oxidante . A temperaturas elevadas, el nitrógeno se combina con el oxígeno para formar óxido nítrico :
- O
2+ N
2→ 2 NO
En el laboratorio, NO
2se puede preparar en un procedimiento de dos pasos donde la deshidratación del ácido nítrico produce pentóxido de dinitrógeno , que posteriormente sufre descomposición térmica:
- 2 HNO
3→ N
2O
5+ H
2O - 2 N
2O
5→ 4 NO
2+ O
2
La descomposición térmica de algunos nitratos metálicos también produce NO
2:
- 2 Pb (NO
3)
2→ 2 PbO + 4 NO
2+ O
2
Alternativamente, reducción de ácido nítrico concentrado por metal (como cobre).
- 4 HNO
3+ Cu → Cu (NO
3)
2+ 2 NO
2+ 2 H
2O
O, finalmente, añadiendo ácido nítrico concentrado sobre estaño, se produce óxido estánnico hidratado como subproducto.
- 4 HNO 3 + Sn → H 2 O + H 2 SnO 3 + 4 NO 2
Reacciones principales
Propiedades térmicas básicas
NO
2existe en equilibrio con el gas incoloro tetróxido de dinitrógeno ( N
2O
4):
- 2 NO
2⇌ N
2O
4
El equilibrio se caracteriza por Δ H = −57.23 kJ / mol , que es exotérmico. El NO 2 se favorece a temperaturas más altas, mientras que a temperaturas más bajas predomina el tetróxido de dinitrógeno (N 2 O 4 ). Tetróxido de dinitrógeno ( N
2O
4) se puede obtener como un sólido blanco con punto de fusión -11,2 ° C. [10] El NO 2 es paramagnético debido a su electrón desapareado, mientras que el N 2 O 4 es diamagnético .
La química del dióxido de nitrógeno se ha investigado ampliamente. A 150 ° C, NO
2se descompone con liberación de oxígeno a través de un proceso endotérmico ( Δ H = 14 kJ / mol ):
- 2 NO
2→ 2 NO + O
2
Como oxidante
Como sugiere la debilidad del enlace N – O, NO
2es un buen oxidante. En consecuencia, se quemará, a veces de manera explosiva, con muchos compuestos, como los hidrocarburos .
Hidrólisis
Se hidroliza para dar ácido nítrico y ácido nitroso :
- 2 NO
2( N
2O
4) + H
2O → HNO
2+ HNO
3
Esta reacción es un paso en el proceso de Ostwald para la producción industrial de ácido nítrico a partir de amoníaco. [11] Esta reacción es insignificantemente lenta a bajas concentraciones de NO 2 características de la atmósfera ambiental, aunque continúa con la absorción de NO 2 a las superficies. Se cree que dicha reacción superficial produce HNO 2 gaseoso (a menudo escrito como HONO ) en ambientes interiores y exteriores. [12]
Formación por descomposición de ácido nítrico.
El ácido nítrico se descompone lentamente en dióxido de nitrógeno por la reacción general:
- 4 HNO
3→ 4 NO
2+ 2 H
2O + O
2
El dióxido de nitrógeno así formado confiere el característico color amarillo que suele exhibir este ácido.
Conversión a nitratos
NO
2se utiliza para generar nitratos metálicos anhidros a partir de los óxidos: [10]
- MO + 3 NO
2→ M (NO
3)
2 + NO
Conversión a nitritos
Los yoduros de alquilo y de metal dan los correspondientes nitritos:
- 2 canales
3I + 2 NO
2→ 2 canales
3NO
2+ Yo
2
- TiI
4+ 4 NO
2→ Ti (NO
2)
4+ 2 yo
2
Ecología
NO
2se introduce en el medio ambiente por causas naturales, incluida la entrada desde la estratosfera , la respiración bacteriana, los volcanes y los rayos. Estas fuentes hacen NO
2un gas traza en la atmósfera de la Tierra , donde juega un papel en la absorción de la luz solar y en la regulación de la química de la troposfera , especialmente en la determinación de las concentraciones de ozono . [13]
Usos
NO
2se utiliza como intermedio en la fabricación de ácido nítrico , como agente nitrante en la fabricación de explosivos químicos , como inhibidor de la polimerización de acrilatos , como blanqueador de harinas ., [14] : 223 y como agente esterilizante a temperatura ambiente. [15] También se utiliza como oxidante en el combustible de cohetes , por ejemplo en el ácido nítrico fumante rojo ; se utilizó en los cohetes Titán , para lanzar el Proyecto Gemini , en los propulsores de maniobra del Transbordador Espacial y en sondas espaciales no tripuladas enviadas a varios planetas. [dieciséis]
Fuentes y exposición causadas por humanos
Para el público en general, las fuentes más destacadas de NO
2son motores de combustión interna que queman combustibles fósiles . [8] Al aire libre, NO
2puede ser el resultado del tráfico de vehículos de motor. [17]
En el interior, la exposición se debe al humo del cigarrillo [18] ya los calentadores y estufas de butano y queroseno . [19]
Trabajadores en industrias donde NO
2también están expuestos y están en riesgo de enfermedades pulmonares ocupacionales , y NIOSH ha establecido límites de exposición y estándares de seguridad. [6] Los trabajadores agrícolas pueden estar expuestos al NO.
2que surgen de la descomposición de granos en silos; la exposición crónica puede provocar daño pulmonar en una afección llamada " enfermedad del llenador de silos ". [20] [21]
Históricamente, el dióxido de nitrógeno también se produjo mediante pruebas nucleares atmosféricas y fue responsable del color rojizo de las nubes en forma de hongo . [22]
Toxicidad
NO gaseoso
2se difunde en el líquido de revestimiento epitelial (ELF) del epitelio respiratorio y se disuelve. Allí, reacciona químicamente con moléculas antioxidantes y lipídicas en el ELF. Los efectos del NO en la salud
2son causadas por los productos de reacción o sus metabolitos, que son especies reactivas de nitrógeno y especies reactivas de oxígeno que pueden provocar broncoconstricción , inflamación, respuesta inmunitaria reducida y pueden tener efectos sobre el corazón. [23]
Daño agudo por NO
2la exposición solo es probable que surja en entornos ocupacionales. La exposición directa a la piel puede provocar irritaciones y quemaduras. Solo concentraciones muy altas de la forma gaseosa causan malestar inmediato: 100-200 ppm pueden causar irritación leve de la nariz y la garganta, 250-500 ppm pueden causar edema , lo que lleva a bronquitis o neumonía , y niveles superiores a 1000 ppm pueden causar la muerte debido a asfixia por líquido en los pulmones. A menudo no hay síntomas en el momento de la exposición que no sean tos transitoria, fatiga o náuseas, pero con el paso de las horas la inflamación de los pulmones provoca edema. [24] [25]
Para la exposición de la piel o los ojos, el área afectada se enjuaga con solución salina. Para la inhalación, se administra oxígeno, se pueden administrar broncodilatadores y si hay signos de metahemoglobinemia , una condición que surge cuando los compuestos nitrogenados afectan la hemoglobina en los glóbulos rojos, se puede administrar azul de metileno . [26] [27]
Está clasificada como una sustancia extremadamente peligrosa en los Estados Unidos, según se define en la Sección 302 de la Ley de Planificación de Emergencias y Derecho a la Información de la Comunidad de EE. UU. (42 USC 11002), y está sujeta a estrictos requisitos de notificación por parte de las instalaciones que producen, almacenan , o utilícelo en cantidades significativas. [28]
Efectos del NO en la salud
2 exposición
Incluso pequeñas variaciones diarias en NO
2puede provocar cambios en la función pulmonar. [29] Exposición crónica al NO
2puede causar efectos respiratorios, incluida la inflamación de las vías respiratorias en personas sanas y un aumento de los síntomas respiratorios en personas con asma. NO
2crea ozono que causa irritación ocular y agrava las afecciones respiratorias, lo que aumenta las visitas a los departamentos de emergencia y las hospitalizaciones por problemas respiratorios, especialmente el asma. [30]
Los efectos de la toxicidad en la salud se han examinado mediante cuestionarios y entrevistas en persona en un esfuerzo por comprender la relación entre el NO
2y asma. La influencia de los contaminantes del aire interior en la salud es importante porque la mayoría de las personas en el mundo pasan más del 80% de su tiempo en interiores. [31] La cantidad de tiempo que se pasa en interiores depende de varios factores, incluida la región geográfica, las actividades laborales y el género, entre otras variables. Además, debido a que el aislamiento del hogar está mejorando, esto puede resultar en una mayor retención de contaminantes del aire interior, como el NO.
2. [31] Con respecto a la región geográfica, la prevalencia del asma ha oscilado entre el 2 y el 20% sin una indicación clara de lo que está provocando la diferencia. [31] Esto puede ser el resultado de la "hipótesis de la higiene" o "estilo de vida occidental" que captura las nociones de hogares que están bien aislados y con menos habitantes. [31] Otro estudio examinó la relación entre la exposición al nitrógeno en el hogar y las vías respiratorias síntomas y encontró una razón de probabilidades estadísticamente significativa de 2.23 (IC del 95%: 1.06, 4.72) entre aquellos con un diagnóstico médico de asma y exposición a cocinas de gas. [32]
Una fuente importante de exposición al NO en interiores
2es el uso de estufas de gas para cocinar o calentar en los hogares. Según el censo de 2000, más de la mitad de los hogares estadounidenses utilizan estufas de gas [33] y niveles de exposición interior de NO
2son, en promedio, al menos tres veces más altos en hogares con estufas de gas en comparación con estufas eléctricas, con los niveles más altos en hogares multifamiliares. Exposición a NO
2es especialmente dañino para los niños con asma. Las investigaciones han demostrado que los niños con asma que viven en hogares con estufas de gas tienen un mayor riesgo de síntomas respiratorios como sibilancias, tos y opresión en el pecho. [32] [34] Además, el uso de estufas de gas se asoció con una función pulmonar reducida en las niñas con asma, aunque esta asociación no se encontró en los niños. [35] El uso de ventilación cuando se utilizan estufas de gas puede reducir el riesgo de síntomas respiratorios en niños con asma.
En un estudio de cohorte con niños de Baltimore afroamericanos pertenecientes a minorías urbanas marginales para determinar si existía una relación entre el NO
2y asma para niños de 2 a 6 años de edad, con un diagnóstico médico existente de asma y una visita relacionada con el asma, las familias de nivel socioeconómico más bajo tenían más probabilidades de tener estufas de gas en sus hogares. El estudio concluyó que niveles más altos de NO
2dentro de un hogar se relacionaron con un mayor nivel de síntomas respiratorios entre la población de estudio. Esto ejemplifica además que NO
2la toxicidad es peligrosa para los niños. [36]
Efectos ambientales
Interacción de NO
2y otros NO
Xcon agua, oxígeno y otros productos químicos en la atmósfera se puede formar lluvia ácida que daña ecosistemas sensibles como lagos y bosques. [37] Niveles elevados de NO
2también puede dañar la vegetación, disminuir el crecimiento y reducir el rendimiento de los cultivos. [38]
Evitando NO
2 toxicidad
Al usar una estufa de gas, se recomienda usar también ventilación. Los estudios muestran que en hogares con estufas de gas, si se usa ventilación mientras se usan estufas de gas, los niños tienen menores probabilidades de asma, sibilancias y bronquitis en comparación con los niños en hogares que nunca usaron ventilación. [39] Si no es posible ventilar, entonces reemplazar las estufas de gas con estufa eléctrica podría ser otra opción. Reemplazar las estufas de gas por cocinas eléctricas podría reducir en gran medida la exposición al NO 2 en interiores y mejorar la función respiratoria de los niños con asma. Es importante mantener las estufas y calentadores de gas en buen estado para que no contaminen el NO 2 adicional . 2015 Código Residencial Internacional que requiere que las campanas de ventilación se usen para todas las estufas y establezcan estándares para los edificios residenciales. Esto requiere que todas las campanas extractoras tengan un respiradero que descargue al exterior. También puede prevenir la exposición al NO 2 evitando fumar cigarrillos y no dejar el automóvil al ralentí siempre que sea posible. [40]
Límites ambientales
La EPA de EE. UU. Ha establecido niveles de seguridad para la exposición ambiental a NO
2a 100 ppb, promedio durante una hora, y 53 ppb, promedio anual. [8] En febrero de 2016, ninguna zona de los EE. UU. Incumplía estos límites y las concentraciones oscilaban entre 10 y 20 ppb, y las concentraciones ambientales medias anuales de NO 2 , medidas en monitores de toda el área, han disminuido en más de 40% desde 1980. [34]
Sin embargo, NO
2las concentraciones en vehículos y cerca de carreteras son apreciablemente más altas que las medidas en los monitores de la red actual. De hecho, las concentraciones en el vehículo pueden ser de 2 a 3 veces más altas que las medidas en los monitores de áreas cercanas. Se ha medido que las concentraciones de NO 2 cerca de la carretera (dentro de unos 50 metros (160 pies)) son aproximadamente entre un 30 y un 100% más altas que las concentraciones lejos de las carreteras. Las personas que pasan tiempo en las carreteras principales o cerca de ellas pueden experimentar exposiciones de NO 2 a corto plazo considerablemente más altas que las medidas por la red actual. Aproximadamente el 16% de las unidades de vivienda de los EE. UU. Están ubicadas a menos de 300 pies (91 m) de una carretera, ferrocarril o aeropuerto importante (aproximadamente 48 millones de personas). Los estudios muestran una conexión entre respirar concentraciones elevadas de NO 2 a corto plazo y el aumento de las visitas a los departamentos de emergencia y las admisiones hospitalarias por problemas respiratorios, especialmente el asma. Las concentraciones de exposición al NO 2 cerca de las carreteras son de especial preocupación para las personas susceptibles, incluidos los asmáticos, los niños y los ancianos. [30]
Para conocer los límites en otros países, consulte la tabla del artículo Criterios de calidad del aire ambiental .
Ver también
- Tetróxido de dinitrógeno
- Óxido nítrico (NO): contaminante de corta duración porque se convierte en NO
2 en presencia de ozono - Nitrito
- Óxido nitroso ( N
2O ) - "gas de la risa", una molécula lineal, isoelectrónica con CO
2 pero con una disposición asimétrica de átomos (NNO) - Nitrilo
Referencias
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- ^ "Mundo sano del niño sano" . Niño Saludable Mundo Saludable . Archivado desde el original el 11 de octubre de 2016 . Consultado el 19 de octubre de 2016 .
Fuentes citadas
- Haynes, William M., ed. (2011). Manual CRC de Química y Física (92ª ed.). Prensa CRC . ISBN 978-1439855119.
enlaces externos
- Tarjeta internacional de seguridad química 0930
- Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja informativa sobre óxidos de nitrógeno
- Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
- Informes de la OMS y Europa: Aspectos sanitarios de la contaminación atmosférica (2003) (PDF) y " Respuesta a las preguntas de seguimiento de CAFE (2004) (PDF)
- Contaminación del aire por dióxido de nitrógeno
- Mapa mundial actual de distribución de dióxido de nitrógeno
- Una revisión de los impactos agudos y a largo plazo de la exposición al dióxido de nitrógeno en el Reino Unido Informe de investigación del IOM TM / 04/03